Il dialogo tra nutrienti e geni è alla base della nostra salute. Le modificazioni epigenetiche diventano talvolta trasmissibili anche modifiche del DNA: I nutrienti sono potenti modulatori della regolazione genica oltre che del metabolismo. E' ora di abbandonare arcaiche visioni centrate sul conteggio delle calorie

1. Nutrienti e geni:
un dialogo alla base della nostra salute
Dr. M. Salamone, Biologo, Resp. Scientifico Metagenics Italia srl.

2. 1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario

3. 1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario

4. Sistemi biologici e aspetti eziofisiopatologici
Biologia dei sistemi

5. IL RUOLO DEI NUTRIENTI:
• FONTE ENERGETICA (Potere calorico)
• FONTE DI MACRO e MICRONUTRIENTI (Per la rigenerazione tissutale)
• AZIONE REGOLATORIA SUL METABOLISMO e OMEOSTASI SISTEMICA
• AZIONE EPIGENETICA (Sull’espressione dei geni)
Io so contare
le calorie..

6. Cosa regola questa
incredibile
complessità?

7. Genomica nutrizionale
Dna Rna
Proteine
(enzimi)
Metaboliti
Nutrienti e sostanze
bioattive
Sequencing – Trascrittomica – Proteomica - Metabolomica

8. Dna Rna
Proteine
(enzimi)
Metaboliti
Chi accende e spegne i nostri geni?
Nutrienti e sostanze
bioattive
Farmaci
Inquinanti
ambientali
Ambiente e tempo
(cronobiologia)

9. La disponibilità energetica cellulare gioca un ruolo
chiave nei sistemi biologici sostenendo:
- Sintesi proteica
-Riparazione di DNA-RNA
- Manutenzione dell’apparato trascrizionale
- Bilanciamento e controllo dello Stress Ossidativo
- Leucina e AA ramificati
- Arginina
- Inositolo
- Creatina
- Ribosio
- CoQ10
- Micronutrienti (Vitamine minerali)

10. 1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario

11. Salute come stato di equilibrio
tra i pricipali sistemi funzionali dell’organismo
Ecosistema intestinale
Sistema immunitario
Infiammazione
Funzione detossicante epatica
Gestione dello stress ossidativo
Identità personale e attività psichica
Produzione di energia cellulare e meccanismi di
riparazione del materiale genetico

12. I sistemi omeostatici si influenzano a vicenda
in maniera rilevante
Ecosistema intestinale
Sistema immunitario
Infiammazione
Funzione detossicante epatica
Gestione dello stress ossidativo
Identità personale e attività psichica
Produzione di energia cellulare e meccanismi di
riparazione del materiale genetico

13. 1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario

14. Il microbioma intestinale contiene oltre mille
specie (1014 cellule) di batteri + virus e funghi.
Le cellule di batteri presenti nel nostro
intestino sono 1000 volte piu’ numerose
delle cellule umane dell’intero organismo
Siamo uomini o batteri ?

15.  Un secondo genoma « acquisito »
 Una simbiosi straordinaria
Il nostro microbiota
3,5 MILIONI DI GENI CODIFICANTI
Genoma dinamico

16. 1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario

17. SENSORE LIPIDICO
LIPIDE
ALIMENTARE
ESPRESSIONE
GENICA
Regolazione dell’espressione genica
da parte di segnali ambientali come i nutrienti

20. Ornish et al Pnas 2008
Effetto di una dieta ipocalorica ed esercizio fisico
sui parametri metabolici e sull’espressione genica
in pazienti affetti da tumore prostatico

21. 1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario

22. La superfamiglia dei recettori nucleari

23. I rapporti con «l’esterno» e il ruolo delle barriere:
Intestino Cute

24. Stratificazione e livelli funzionali delle barriere

25. • Una ridotta presenza di
glutammina aumenta la
permeabilità
• Una riduzione della
glutammina nell’IBS si associa
con aumentata permeabilità
• Una integrazione con
glutammina può essere
utile nella Leaky gut
syndrome e nell’IBS
Modulazione della permeabilità intestinale
da parte della glutammina

26. Prof. Nicola Sponsiello
Dott. Stefano Belgeri
Dott. Roberto Conte
Dott. Daniele Carandini
Dott. Maurizio Salamone

27. NUTRIMONIUM % CONTROLS % RACE %
RECEIVED FORMS 47 140 705
DROPOUTS 24 51,1% 52 37,1% 322 46,2%
DROPOUTS FOR GI
PROBLEMS 1 4,2% 6 11,5% 0,0%
3 TIMES (in %) MORE DROPOUTS FOR GI PROBLEMs
IN CONTROL GROUP COMPARED TO Nutrimonium group

28. 1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio: Vit. D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario

29. Ruolo epigenetico dei nutrienti: la Vitamina D
La vitamina D è un ormone dagli effetti pleiotropici.
Essa agisce su oltre 2.100 geni con effetti scheletrici ed extra-scheletrici (1)
Vitamin D for Health: A Global Perspective Arash Hossein-nezhad, Michael F. Holick Mayo Clinic proceedings

30. Epigenetica
e fenotipo
Il fenotipo può subire modificazioni
suscettibili di essere trasmesse alla
progenie anche senza alterazioni
dell’informazione genetica ma in
conseguenza di influenze
ambientali che producono un
diverso pattern di espressione
genica

31. Vitamina D e
muscolo
I recettori per la vitamina D sono
presenti sulle cellule muscolari.
La vitamina D è in grado di stimolare
la produzione di proteine muscolari e
di favorire il trasporto del calcio
essenziale nella contrazione
muscolare.
L’ipovitaminosi D è associata a
quadri di miopatia prossimale,
sarcopenia e di riduzione della forza
muscolare, con disturbi dell’equilibrio
e con conseguente aumento del
rischio di cadute e quindi di fratture.

32. Vitamina D
e muscolo
Livelli adeguati di vitamina D
sono importanti per favorire la
crescita muscolare, la forza
e la massa.
Fondamentali nella
sintesi proteica muscolare

33. L-Leucina
Leucina
Iso-Leucina
Valina
La L- Leucina è un
attivatore metabolico
diretto
con potente azione sul:
- METABOLISMO PROTEICO
- METABOLISMO GLUCIDICO

34. Leucina e sintesi proteica
miofibrillare DBPC study

35. ACIDI GRASSIEICOSANOIDI AC. CoA
Isoprenoidi
7-Deidro Colesterolo (vit.
D)
COLESTEROLO
OSSISTEROLI
ACIDI BILIARI
PPARa
LXR
FXR
VDR
Saturi
MUFA PUFA
PPARg
Gli acidi grassi sono potenti segnali epigenetici

36. Methionine synthaseMetilcobalamina
Succinyl CoA Malonyl CoA
Isomerization
Deoxyadenosylcobalamin
Lipids
Ligand
PPAR/RXR
heterodimer CIS retinoic ACID
Ligand
CO-REPRESSORS
CO-ACTIVATORS
(2)
(1) TGACCT TGACCT AGTT
PPRE
2) PPAR/RXR heterodimer
1) DNA sequence to which the activated PPAR binds
The whole sequence is called the peroxisome proliferator responsive element (PPRE)
PPAR RXR
Dato che l’espressione
genica dipende
dall’attivazione di PPARs e
dal loro legame con il DNA il
meccanismo
co-repressore/co-attivatore
deve essere considerato uno
dei più potenti sistemi di
regolazione
Recettori attivati da PPRs e nutrienti con
attività modulatoria

37. 1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario

38. Macronutrienti(Proteine Carboidrati, Grassi, Acqua e fibre)
Micronutrienti (Vitamine e minerali)
Sostanze bioattive (sostanze di origine vegetale, fungina o batterica
con attività biologica)
Nutrienti propriamente detti
e sostanze bioattive di origine naturale

39. I Fitati, esempio di antinutriente

40. 1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario

41. Pianta Curcuma longa L.
(turmeric)
Alta circa 1 metro con fiori di circa 20 cm.
Curcuma longa
rizoma
Curcuma longa
estratto secco di rizoma
Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica: la curcumina
Curcumina
estratto standardizzato
titolato in curcuminoridi

42. Ajaikumar B. et al. Cancer Letters 2008
Curcumin inhibits proliferation, invasion, angiogenesis and
metastasis of different cancers through interaction with multiple cell
signaling proteins

43. Ajaikumar B. et al. Cancer Letters 2008
Curcumin inhibits proliferation, invasion, angiogenesis and
metastasis of different cancers through interaction with multiple cell
signaling proteins

45. Curcumina vegetale
Rizoma di curcuma
Curcumina estratto(1)
Fitosoma (1) Oli (1) Ciclodestrina(1) Solubilizzante (2)
X 1,3 - 7X 7,9 X 45,9 X 185
X 7,3
• (1) Jäger et al, Nutrition Journal 2014, 13:11, comparative absorption of
curcumin formulations.
• (2) Schiborr et al, Mol. Nutr. Food Res. 2014, 58, 516-527.
Effetto di diverse tecnologie
sulla biodisponibilità della curcumina

46. Tra intestino
e salute
generale
c’è di mezzo
il fegato

47. Approccio nutraceutico integrativo per la salute del fegato
Attivatori metabolici e modulatori
insulinici (Cr, Zn, BCAA (leucina),
Proteine siero, Vit. B)
Possono ridurre la steatosi in
pazienti con insulino-resistenza e
contrastare sindrome metabolica
Ipolipemizzanti
(Omega 3, monacolina)
Possono contribuire a
ridurre la steatosi
Approccio metabolico
(reversibilità della steatosi)
Approccio «citoprotettivo»
(contro lo stress ossidativo che determina morte cellulare)
Vit.E, EGCG,
Ac. Ellagico, Nac,
Glutatione,
Ac Lipoico
Antiossidanti
Dieta,
esercizio fisico
Silimarina, Curcumina
Previene lo stress
ossidativo e riduce
l’attivazione delle cellule
stellate epatiche: riduzione
della fibrosi
Approccio «portale»
asse «intestino-fegato» e leaky gut syndrome
Probiotici Prebiotici
(Fos, Inulina, butirrato)
GlutamminaDieta ed
esercizio fisico
Carciofo,
Crescione
Azione
coleretica
e colagoga
Vitamine e
minerali
Modulatori
infiammazione
(Curcuma, EPA, DHA,
Boswellia)
Contro - inflamaging
Zn, Cu, Se,
Nac
Cofattori
enzimi
Fase I e II
Colina,
L-Treonina
NaSO4
Elementi di
coniugazione

48. 1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario

49. Vit. B9 e omocisteinemia
Gene MTHFR
677C = Attivo al 100%
677T = Attivo al ᷉35%
20 %
Italiani
TT
20%
Italiani con attivita MTHFRr
ridotta fino al 65%
• RISCHIO AUMENTATO PER IPEROMOCISTEINEMIA
• RISCHIO TOSSICITA’ DA ECCESSO DI ACIDO FOLICO
• RISCHIO AUMENTATO DI CARENZE NUTRIZIONALI

50. Nutrigenomica e altri SNP’s
legati al metabolismo dei folati
BHMT G742A (rs3733890),
MCP1 A251G (rs1024611),
MTHFR C677T (rs1801133),
MTHFR A1298C (rs1801131),
MTR A2756G (rs1805087),
MTRR A66G (rs18013940),
SHMT C1420T (rs1979277),
TCN2 C777G (rs1801198)
CBS 844 inserzione 68
DHFR delezione introne 1 19-base

51. CH3
CH3
La metilazione del DNA nelle isole CpG blocca la
trascrizione del DNA

52. Alimenti che favoriscono la metilazione
Nutriente Alimento
Metionina Semi di sesamo, noci del Brasile, pesce, peperoni, spinaci
Folati Ortaggi a foglia, semi di girasole, lievito di birra, fegato
Vitamina B12 Carne, fegato, crostacei, latte
Vitamina B6 Carni, prodotti di cereali integrali, verdure, frutta a guscio
Colina Tuorli d'uovo, fegato, soia, manzo, pollo, vitello e tacchino
Betaina Grano, spinaci, frutti di mare, e barbabietole da zucchero

53. Forme sintetiche Forme attive
Acido folico
VIT.
B9 5 Metil tetraidrofolato
Non attivo (provitamina) Attivo
Problemi con polimorfismo 5MTHFR Adatto a chiunque
Non passa barriera ematoencefalica
e placentare
Passa la barriera ematoencefalica e
placentare.
Cianocobalamina
VIT
B12 Metilcobalamin
Non presente negli organismi viventi Forma fisiologica
Deve essere attivata Forma attiva
Attività ridotta dalla cottura e alta
temperatura
Molto stabile, resiste 100°C fper 20
minuti
Hcl Piridossina
Vit.
B6 Piridossal fosfato
Rischi di tossicità per introiti eccessivi Mai tossica anche ad alti dosaggi
Riboflavina
Vit.
B2 Riboflavina 5' fostato
Deve essere attivata Attivo
Ridotto assorbimento nei problemi
intestinali Facilmente assorbito

54. 1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario

55. L’espressione del
potenziale genetico
individuale
e quindi anche
lo stato
di salute
dipendono dalle
predisposizioni
genetiche
ma soprattutto
dallo STILE DI VITA
Ambiente
Professione
Nutrizione
Attività
fisica
Intossicanti Potenziale
genetico

57. Obiettivi nutrizionali
e di integrazione nello sportivo
• Sostenere l’immunità
• Modulare i processi infiammatori
• Sostenere il rimodellamento dell’apparato muscolo scheletrico
• Prevenire infortuni
• Favorire il recupero post allenamento e post infortunio
• Favorire il rilassamento, la gestione dello stress e modulare la
produzione di serotonina e melatonina per l’umore ed il riposo
• Supportare il fegato nella sua attività anabolica e detossicante
• Sostenere l’equilibrio dell’ecosistema intestinale e modulare la
permeabilità intestinale